§ 17. Разнообразие хвойных растений

Определения и обозначения

Хвойные растения — это голосеменные растения, у которых вместо широких листьев обычно развиваются иголки или чешуйки, а семена формируются на чешуях шишек. К ним принадлежат сосна, ель, пихта, лиственница, можжевельник и другие растения. По форме хвои и побегов можно узнать многие виды и понять, к какой группе они относятся.

Хвоя — видоизменённые листья хвойных растений. Обычно она узкая и игольчатая или мелкая и чешуевидная, а её поверхность часто защищена плотной кожицей. Такая форма помогает уменьшать испарение воды, поэтому хвоя полезна в местах, где влаги мало или её трудно получать зимой.

Шишка — орган размножения хвойного растения, состоящий из оси и расположенных на ней чешуй. Мужские шишки образуют пыльцу, а на чешуях женских находятся семязачатки, из которых после опыления развиваются семена. Различие шишек показывает, какую роль каждая из них выполняет в размножении.

Семя — зачаток нового растения с запасом питательных веществ и защитной оболочкой. У хвойных оно созревает открыто на чешуе женской шишки, а не внутри плода; поэтому его называют голым. Это признак голосеменных, помогающий отличить их от цветковых растений.

Как это устроено

У многих хвойных листья узкие, а поверхность хвои покрыта плотным слоем, который замедляет испарение. Зимой почва может промёрзнуть, и корням трудно поглощать воду, поэтому способность удерживать влагу особенно важна. Гибкие ветви и часто коническая крона позволяют снегу легче соскальзывать, снижая риск поломки побегов.

У сосны длинные иголки обычно собраны по две на укороченных побегах, а крона взрослого дерева часто пропускает много света. Сосна хорошо растёт на открытых местах и может переносить сухую почву: её корни способны уходить глубоко или широко распространяться. У ели короткие жёсткие иголки сидят по одной вокруг веточки, а густая крона затеняет почву и помогает сохранять влагу; ель чаще встречается во влажных и менее освещённых местах.

Мужские шишки обычно небольшие и мягкие, в них образуется пыльца. Женские шишки крупнее, их чешуи несут семязачатки; когда чешуи открыты, ветер может перенести к ним пыльцу. После опыления семязачатки постепенно развиваются в семена, а женская шишка созревает и раскрывается, высвобождая их.

Лиственница отличается от большинства хвойных тем, что её мягкая хвоя осенью желтеет и опадает. На зиму ветви остаются без иголок, а весной на них появляются новые пучки хвои. Сброс листьев помогает дереву пережить холодный период, когда вода в почве малодоступна.

У пихты плоские иголки обычно расположены на веточке рядами, а её шишки растут вверх и при созревании распадаются прямо на дереве. Можжевельник может быть не только деревом, но и кустарником; его листья бывают игольчатыми или чешуевидными, а женские шишки становятся мясистыми и похожими на ягоды. У тиса семена окружены яркой мясистой оболочкой, но настоящего плода, как у цветковых, тоже не образуется.

Сравнение представителей хвойных

Сравнивайте растения сначала по хвое и её расположению на побеге, затем по шишкам и местуобитанию. Совокупность признаков надёжнее одного отдельного признака: например, по одной только форме кроны растение определить трудно.

В таблице можно искать отличия и сходства, двигаясь по одной строке или сравнивая один столбец у разных растений. Особенно полезно сопоставлять расположение хвои и сезонные изменения: эти признаки быстро помогают отличить сосну, ель и лиственницу.

Разбор задач

Задача 1. По описанию нужно определить, сосна это или ель: иголки длинные, растут пучками по две на укороченных побегах; крона дерева разреженная и пропускает свет. Не следует выбирать растение только по слову «иголки», поскольку хвоя есть у обоих. Сопоставим описание с расположением листьев на побеге.

1. Выделяем главный признак: иголки собраны по две. У ели они обычно сидят по одной, поэтому этот признак не подходит ели.

2. Проверяем остальные сведения: длинная хвоя и светлая разреженная крона характерны для сосны. Описание не противоречит её образу жизни на более открытых местах.

3. Делаем вывод по нескольким признакам, а не по одному общему слову. Сочетание пучков иголок и строения кроны указывает на сосну.

Ответ: сосна.

Задача 2. Сравните сосну, ель и лиственницу по строению хвои и её сезонным изменениям; объясните, какой признак помогает узнать лиственницу. Сравнивать нужно не только длину иголок, но и то, как они расположены и сохраняются ли зимой. Так можно отделить общий признак группы от особенностей конкретного растения.

1. У сосны иголки длинные и обычно растут по две на укороченном побеге. У ели иголки короткие и сидят по одной вокруг веточки.

2. У лиственницы мягкие иголки собраны в пучки на укороченных побегах. В отличие от сосны и ели, осенью они желтеют и опадают.

3. Определяем отличительный сезонный признак: хвоя не остаётся на ветвях всю зиму. Это помогает узнать лиственницу даже после того, как её иголки опали.

Ответ: лиственницу отличают мягкая пучковая хвоя и её ежегодное опадание осенью.

Задача 3. На схеме нужно найти мужские и женские шишки и расположить этапы образования семени по порядку: развитие семязачатка, перенос пыльцы, опыление, созревание семени. При решении важно помнить, что пыльца образуется не в женской шишке. Последовательность должна показывать, как пыльца достигает семязачатка и что происходит после этого.

1. Находим мужские шишки: они образуют пыльцу и обычно меньше женских. Женские шишки несут семязачатки на чешуях.

2. Сначала на чешуе женской шишки развивается семязачаток, затем ветер переносит к нему пыльцу. Попадание пыльцы на семязачаток называется опылением.

3. После опыления семязачаток развивается в семя, которое созревает на чешуе. Значит, завершающий этап — созревание семени, а не образование пыльцы.

Ответ: мужские шишки образуют пыльцу, женские содержат семязачатки; порядок этапов — развитие семязачатка, перенос пыльцы, опыление, созревание семени.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что хвоя у всех хвойных сохраняется круглый год. Так думают, потому что сосна и ель остаются зелёными зимой. Проверьте себя: лиственница тоже хвойное растение, но осенью сбрасывает иголки.

Ошибка: называть шишки плодами. Шишки действительно защищают семена и могут выглядеть как вместилище для них, но настоящие плоды образуются из завязи цветка. У хвойных цветков нет, а семена лежат открыто на чешуях женских шишек.

Ошибка: путать мужские и женские шишки. Их можно ошибочно принять за одинаковые органы, потому что и те и другие находятся на побегах одного растения. Проверьте роль шишки: мужские образуют пыльцу, а женские несут семязачатки, из которых развиваются семена.

Ошибка: считать все хвойные высокими деревьями. К такому выводу подталкивают привычные сосны и ели, но среди хвойных есть кустарники. Например, можжевельник бывает кустарниковым; чтобы проверить предположение, учитывайте не только принадлежность к группе, но и форму конкретного растения.

Связь с другими темами

Перед изучением хвойных полезно вспомнить, как устроены побег и лист: это помогает понять, где располагается хвоя и чем она отличается по форме. Также пригодятся знания о размножении растений, чтобы разобраться в роли шишек и семян. Тогда признаки хвойных можно связать с уже знакомыми частями растения.

Тема продолжает изучение голосеменных растений и помогает сравнить их с покрытосеменными. Главное различие при таком сравнении — способ размещения семян: у хвойных они развиваются открыто, а у цветковых заключены внутри плода. Это различие связано с отсутствием у хвойных цветков и настоящих плодов.

Знания о хвое, шишках и форме кроны помогают распознавать хвойные в природе. По этим признакам можно объяснить, почему одни виды встречаются на сухих светлых местах, а другие — во влажных и затенённых. Так строение растения связывается с условиями его обитания.

Что запомнить

• Хвойные относятся к голосеменным растениям.
• Их семена развиваются открыто, обычно на чешуях женских шишек.
• Хвоя — видоизменённые листья хвойных.
• У сосны и ели различаются расположение и особенности хвои.
• Лиственница сбрасывает хвою на зиму.
• Среди хвойных есть деревья и кустарники.